2
Содержание
Введение............................................................. 4
Глава 1. Литературный обзор.......................................... 6
§1.1. Методы очистки природных и сточных вод от органических
соединений...................................................... 6
§ 1.2. Основные физико-химические свойства системы плазма-раствор........................................................... 23
§ 1.3. Активные частицы и химизм процессов деструкции фенолов............................................................ 27
§ 1.4. Основные продукты, регистрируемые в растворе и в газовой
фазе при горении разряда над поверхностью жидкости 32
Глава 2. Методики экспериментальных исследований.................... 39
§2.1. Объекты исследования.......................................... 39
§ 2.2. Методика очистки воды от растворённых органических ве-
ществ в низкотемпературной плазме...:.......................... 40
§ 2.3. Методика определения концентрации органических и неорганических соединений при обработке водного раствора в
ПБР ;.......................................................... 47
§ 2.4. Методика регистрации газообразных продуктов, образующихся при обработке водных растворов органических соединений в плазме ПБР............................................... 52
Глава 3. Экспериментальные данные и их обсуждение................... 55
§ 3.1. Основные активные частицы плазмы барьерного разряда 55
§ 3.2. Деструкция фенола, растворённого в воде, в плазме поверхностно-барьерного разряда (планарная система).................. 68
§ 3.3. Очистка воды от фенола в плазме поверхностно-барьерного
разряда (проточная коаксиальная система)....................... 86
3
§ 3.4. Деструкция фенола, растворённого в воде, методом озонирования........................................................ 103
§3.5. Сравнительная оценка экологического риска методов очистки фенолсодержащих сточных вод....................... 114
Выводы............................................................. 119
Приложения к §3.5.................................................. 121
3.5.1. Очистка сточных вод в процессе озонирования................. 121
3.5.2. Очистка сточных вод в процессе электрохимической деструкции......................................................... 125
3.5.3. Очистка сточных вод сорбцией................................ 130
3.5.4. Очистка сточных вод с помощью ультрафиолетового излучения.......................................................... 132
3.5.5. Очистка сточных вод от фенола с помощью кислородной плазмы поверхностно-барьерного разряда........................:-135
3.5.6. “Деревья неполадок” технологических процессов и определение вероятностей неблагоприятных событий для окружающей среды при очистке сточных вод................. 136
3.5.7. Расчёт вероятностей неблагоприятных событий для схемы очистки сточных вод............................................ 137
3.5.8. Расчёт экологического ущерба от возможных аварий и от регламентной работы очистного оборудования..................... 148
3.5.9. Определение потенциальной опасности эксплуатации очистных сооружений и сравнение экологических рисков для разработанных и выбранных схем очистки сточных вод...... 154
Список использованной литературы................................... 158
16
ли приняты во внимание стоимость капитальных вложений и эксплуатационные расходы. Результаты вычислений приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1.
Оценочная стоимость очистки 1 м3 сточных вод, содержащих 0.4 ммоль 2,4-диметилфенола, для различных комбинированных методов окисления
Метод очистки Цена $ США
03; pH = 2.5 0.082
Оз; pH = 9.5 0.032
реактив Фентона/ УФ (2-10'5 М Ре2 /2*10° М Н202) 0.446
реактив Фентона (2-Ю*5 М Ре2* /2-Ю’3 М Н2О2) 0.112
реактив Фентона (2-Ю*4 М Ре2^ /2-Ю'2 М Н202) 1.12
УФ/Н202 (20 ммоль); pH = 2.5 1.47
УФ, pH = 9.5 3.30
Таким образом, озонирование (pH = 9.5) - это самый дешевый метод для уменьшения концентрации фенола в воде. Несомненно, что затраты на обработку воды могут изменяться в широких пределах, если принимать во внимание стоимость оборудования и капиталовложения.
Эффективность различных окислительных методов приведена на диаграмме.
1 2 3 4 5 6 7
■ резорцин Вб-метилрезорцин ■ фенол □ крезол □ смесь фенолов
17
Изменение концентрации фенолов в сточных водах при различных комбинированных методах окисления (исходная концентрация общего количества фенолов 3.3 мг/л, время обработки 10 минут; 1 - УФ; 2 - Н202; 3 -УФ/Н202; 4 - 03; 5 - 03/УФ; 6 - 03/Н202; 7 -03/УФ/Н202)
Представленные данные (см. диаграмму) указывают, что озонирование, 0з/Н202 и 03/Н202/УФ обработка - это наиболее перспективные методы сокращения общего содержания фенолов в воде.
Широкое распространение в обработке воды последнее время получает метод обратного осмоса (гиперфильтрации), при котором очищаемые стоки непрерывно фильтруются под давлением через полу непроницаемые мембраны разных видов, задерживающие частично или полностью молекулы или ионы растворённого вещества [59]. Преимущества этого способа: простота аппаратуры, очистка воды от неорганических, органических и бактериальных загрязнителей, малая зависимость эффективности очистки от концентраций загрязнений, возможность использования ценных продуктов. Недостатки -высокая стоимость мембран и их быстрая изнашиваемость.
Находит применение и очистка сточных вод, содержащих фенолы, поверхностно-активные вещества, цианиды и другие трудно окисляющиеся вещества ультразвуковыми колебаниями (880 кГц) [60]. Главные недостатки -это малая степень деструкции органического соединения (от 30 - 60 %), недостаточно проанализированы продукты кавитационного воздействия и механизмы протекающих процессов.
При электрохимическом способе очистки происходит восстановление или окисление органических примесей на катоде, как сильном восстановителе, или аноде, как сильном окислителе. Ароматические соединения электролитически восстанавливаются на металлах с высоким перенапряжением (Р^, РЬ, Сб и др.), что требует значительного расхода электроэнергии и практически не осуществимо в условиях очистки больших объёмов сточных вод. Так, Захаржевской А.Г. показано, что для обесцвечивания стоков от производства активных красителей методом катодного восстановления требуется обработка в течение 40 ч при расходе электроэнергии 2000 - 3000 кВт-ч/м3. Анодное окисление очень сходно с действием сильного окисляющего агента. Процесс
- Київ+380960830922